送纸机构纸张控制方程及卡纸现象数值分析

卡纸现象是打印机和复印机送纸机构常见故障之一,广泛存在于各种介质的传送系统中．为解决该问题,需要研究纸张在送纸机构中的运行规律和受力特点．根据送纸机构的原理,建立纸张在辊轮间运动的计算模型,并推导这一过程中的纸张运动方程．理论推导表明机构的材料与尺寸对卡纸有影响;同时,利用多体动力学分析软件RecurDyn,建立送纸机构仿真分析模型,研究送纸机构运行状态并分析在纸张脱离辊轮后各个因素对卡纸现象的影响,获得纸张与导板间不同的摩擦系数、主动辊轮转速、纸张模量及厚度变化对机构运动影响的规律;最后对比了实验与仿真的扭矩结果,来验证仿真方法的可靠性．结果表明,在纸张被辊轮夹持阶段,纸张运动主要受机构材料和尺寸影响;在纸张脱离辊轮后,纸张运动主要受摩擦力和接触力的影响,并发现随着纸张与导板间摩擦系数的增加、辊轮转速的减小、纸张模量及厚度的变大,机构中容易发生卡纸现象．研究结果可为解决卡纸故障提供指导．     

等速上仰翼型分离流动结构的研究

本文通过在翼型上游和翼表面边界层内放置产生氢气泡的铂丝的方法,清楚地显示了上仰翼型分离剪切层的结构。揭示了在不同的翼型转动角速度范围内,存在三种分离流结构。研究了失速涡,剪切涡及起动涡随时间的演变,它们之间的相互作用和转动角速度等参数的影响,分离剪切层的流动显示结果,结合翼型上气动力与流场中涡量矩的关系的理论,定性地解释了上仰翼型产生非定常高升力的原因。     

基于峭度的转子振动信号盲分离

推进器发动机在运行时存在多个不同振源信号相互重叠的情况,这些振动源信号难以用常规的方法分离开来,这对于试车时正确判断振动源十分不利.本文在独立分量分析(ICA)的基础上,建立了一种基于峭度的快速定点抽取算法,并给出了具体实现步骤.仿真分析验证了算法的有效性,并体现了该算法具有迭代次数非常少的显著优点(3～15次).进一步研究发现了多源信号盲分离的局限性和混合矩阵的病态情况对盲源分离效果的影响.在本文的最后,将所建立的算法应用到转子振动信号的盲分离中,成功地将各个源信号分离出来,表明所建立的算法对转子振动信号的盲源分离具有优良的性能.这为振动源信号的盲源分离打下了基础.     

漂浮运动对风力机气动特性的影响分析

海上浮式风机为蕴藏丰富的深海风能开发提供了有效的解决方案,浮式基础存在的大幅度纵荡、纵摇和艏摇运动可以改变风轮与流场间的相互作用,从而影响风力机的气动特性。基于叶素-动量理论及其修正方法,以NREL 5MW风力机为研究对象,考虑浮式基础运动对叶片不同径向位置处相对入流风速的影响,提出了风载荷的计算模型,通过编程计算获得了叶轮转矩和风力机功率,并比较了不同运动形式对风力机功率波动的影响。结果表明,纵摇对其功率特性影响最大,这为海上浮式风机的优化设计提供理论依据与数据基础。     

漂浮运动对风力机气动特性的影响分析Effect of floating foundation motion on the aerodynamic characteristics of the floating offshore wind turbine

海上浮式风机为蕴藏丰富的深海风能开发提供了有效的解决方案,浮式基础存在的大幅度纵荡、纵摇和艏摇运动可以改变风轮与流场间的相互作用,从而影响风力机的气动特性。基于叶素-动量理论及其修正方法,以NREL 5MW风力机为研究对象,考虑浮式基础运动对叶片不同径向位置处相对入流风速的影响,提出了风载荷的计算模型,通过编程计算获得了叶轮转矩和风力机功率,并比较了不同运动形式对风力机功率波动的影响。结果表明,纵摇对其功率特性影响最大,这为海上浮式风机的优化设计提供理论依据与数据基础。     

离心泵叶片边界层分离对水动力特性的影响

给出了离心泵叶片近壁表面流体粘性流动的分析方法,通过对叶片压力面边界层参数的计算和边界层分离的判断,确定分离型和流线型叶片型线,又通过对测试泵的性能对比试验,验证了叶片型线对水动力特性的影响,明确了这种影响主要体现在离心泵的水力效率、动力性能方面,并指出叶片形状的变化是导致其表面流体边界层分离点位置移动的主要原因,它决定了边界层是否分离,而过大的分离将使测试泵的性能下降,振动剧烈、噪声增大,并强调应重视边界层分析在叶片水力设计中的作用,同时给出了叶片型线水力设计的评价依据。所得结论对低比转速离心泵水动力特性的改善有参考价值。     

分离摆式积分陀螺加速度计外环摩擦试验研究

为分离摆式积分陀螺加速度计外环摩擦力,提出一种在高精度三轴转台上测试摆式积分陀螺加速度计的新试验方法。该试验采用三轴转台中环转动速度随动摆式积分陀螺加速度计外环进动角速度,从而分离仪表外环轴摩擦力的方案。为研究三轴转台存在的动不平衡对摆式积分陀螺加速度计测试试验的影响,建立了三轴转台的动不平衡模型,分析了三轴转台的动不平衡对转台定位精度的影响,并通过提高三轴转台的带宽和改变工作点来获得高的定位精度,消除三轴转台的动不平衡扰动影响,完成分离摆式积分陀螺加速度计的外环摩擦力的试验。通过对试验数据进行分析,得出外环摩擦力的存在影响了摆式积分陀螺加速度计精度,为进一步改进仪表结构以提高仪表的精度提供了试验研究基础。     

真空环境中油水分离的试验研究

针对真空环境中油水分离问题,以真空滤油机为研究对象,构建了多参数实时耦合的油水分离试验系统,并利用Labview软件进行了数据的采集和处理。分析了油水分离的主要影响因素,结果表明,在试验参数范围内,水的初始含水率对脱水率的影响较大,真空压力和温度对脱水率呈单调变化的趋势,运行时间存在一个较优值30s。上述结果可为深入研究真空滤油机油水分离机理提供参考。     

跨超声速风洞扩散段流动分离控制设计参数研究

为抑制跨超声速风洞扩散段的分离,提出了一种较为完备的设计方法。由于影响扩散段性能的参数较多,完全通过试验方法进行设计的成本过高,该方法通过数值模拟,结合适当的边界条件,详细描述了扩散段角度、分流锥角度与长度、孔板开孔率对扩散段性能的影响;从数值模拟的结果可以看出,孔板开孔率和扩开角对扩散段性能有显著影响,通过比较得出较为合理的参数匹配,提高了扩散段的防分离性能,并改善了出口气流质量。数值结果与试验结果结论一致,表明本文所用的方法用于扩散段气动设计是可行的,为数值模拟方法应用于风洞部段气动设计创造了一定的条件。     

正态相关变量主客观不确定性分离和参数影响分析

针对主观和客观不确定性同时存在且输入变量相关的结构系统,研究分析了分布参数的主观不确定性对系统输出响应的影响. 首先采用正交变换进行了相关输入变量情况下主、客观不确定性的分离,通过引入独立标准正态空间辅助变量,使得分布参数的主观不确定性能够从输入变量客观不确定性中分离,进而分析分布参数的主观不确定性对输出响应的主效应指标. 其次验证了分布参数对模型输出响应期望影响的一阶方差贡献与主、客观不确定性分离后其对响应量一阶方差贡献的相等关系. 算例结果表明了文中所用主、客观不确定性分离方法的合理性和有效性.      

Visualization study of the flow in and around a Savonius rotor

Flow in and around a Savonius rotor has been studied by flow visualization experiments, and the rotation effect is discussed in comparison with the measured pressure distributions on the blade surfaces. It is observed that the flow separating regions on the blade surfaces are fairly reduced by the rotation effect and the flow through the overlap is weakened by the appearance of resisting flow. The former contributes to the torque production of the rotating rotor while the latter acts as a resistance. These phenomena together with the stagnation effect on the front side of the rotor contribute to the power producing mechanism of the Savonius rotor.     

车辆纵向非光滑多体动力学建模与数值算法研究

在建立车辆纵向多体系统的动力学模型中, 将车身与车轮视为刚体, 两者通过减振器链接; 将传动系统视为一个圆盘通过扭簧和阻尼器与驱动轮连接; 将车轮与路面间的接触力简化为法向约束力、摩擦力和滚阻力偶,其中摩擦力的模型采用库仑干摩擦模型. 采用笛卡尔坐标作为该系统的广义坐标用于描述该系统的位形, 给出系统单双边的约束方程, 应用第一类拉格朗日方法建立了系统的动力学方程. 由于摩擦与滚阻的非光滑性, 使得该系统动力学方程不连续. 为便于计算, 建立了车轮与路面接触点的相对切向加速度与摩擦力余量的互补条件、车轮角加速度与滚阻力偶余量的互补条件, 以及车轮轮心法向加速度与路面法向约束力的互补条件. 将接触—分离、黏滞—滑移的判断问题转化成线性互补问题的求解, 并给出了具有约束稳定化的基于事件驱动法的数值计算方法. 最后, 应用该方法对车辆纵向多体系统进行了仿真, 分析了输出扭矩、摩擦及滚阻系数对其动力学行为的影响.      

THE ERROR ANALYSIS IN MEASUREMENT OF RIGID BODY INERTIA BY THE FALLING BODY METHOD1)

为了分析刚体转动惯量实验测定中摩擦力矩变化对测量结果的影响,本文对采用落体法测角加速度方法进行了实测检验。结果表明,摩擦力矩随载物系统转速增大而显著增加,系统空载测量时,减速过程角加速度对应平均转速远大于加速过程平均转速,如果不进行修正,则导致计算结果偏低。而相同质量砝码拉动系统负载测量时,加速过程和减速过程对应平均转速相对接近,测量值主要受测量随机误差影响。上述结果有利于进一步开展转轴摩擦力矩随转速变化系统性的研究。     

Mathematical model for cold rolling based on energy method

There is an increasing requirement for improved accuracy of the rolling models which are widely used in rolling plant in order to produce high-quality products, because this accuracy is important for rolling schedule setup and automatic control. A three-dimensional mathematical model for cold rolling using tangential velocity field and energy method is firstly proposed to investigate the deformation of the strip at the roll gap based on elastic and plastic mechanics. The field and geometrical approximation yield criterion are used to integrate the internal plastic deformation power. The friction power is analyzed using the co-line vector inner product method. Finally, the analytical expressions of roll separating force and roll torque are obtained quickly considering the effect of roll flattening on the roll separating force. The predicted roll separating forces are consistent with other researchers’ models, especially for on-line measured roll separating forces in a tandem cold rolling plant. The accurate predicted results provide valuable guidelines for optimization of rolling process.     

转台伺服系统低速性能分析

首先分析了摩擦干扰力矩和电机齿槽力矩对一般伺服系统速率平稳性的影响,在此基础上,针对转台伺服系统的实际设计,分析了摩擦干扰力矩和电机齿槽力矩对转台伺服系统低速性能的影响,提出了改善转台低速平稳性的技术途径。同时又研究了角位置误差引起的转台速率波动问题。     

面内行波超声电机定子表面质点运动轨迹与电机转矩

提出了面内行波超声电机的摩擦模型 ,研究了面内行波超声电机的动力传递机理 ,得出了电机的理想工作点 ,同时将电机的转矩和效率与定子表面质点的法向位移、切向位移及预应力相结合 ,提出为了实现电机大转矩和高效率 ,表面质点的法向位移应与转子接触区域质点的周向运动方向相同 .在满足上述条件的基础上 ,定子表面质点的切向位移和法向位移之比应尽量大 ,最佳比值应在考虑定子和转子之间的预紧力的条件下 ,使得电机工作于最大静摩擦力下 .最后采用有限元计算进行了验证     

不同润滑材料对轮轨磨损与滚动接触疲劳的影响

通过轮轨滚动接触模拟试验研究了干态、施加轨顶摩擦调节剂、润滑油和润滑脂工况下的轮轨摩擦、磨损和损伤行为,分析了不同润滑材料对轮轨滚动接触疲劳损伤的影响. 结果表明:施加轨顶摩擦调节剂可将轮轨摩擦系数调控至0.1~0.3范围内,车轮和钢轨试样磨损率较干态下分别降低了54.9%和26.3%,轮轨表面损伤、塑性变形和滚动接触疲劳损伤明显降低;施加润滑油和润滑脂具有更加显著的润滑和减磨效果,摩擦系数降低至0.1以下,磨损率降低85%以上,但润滑油和润滑脂会进入裂纹内部产生“油楔效应”,导致严重的滚动接触疲劳损伤,而轨顶摩擦调节剂的固体润滑特性则避免了该问题的产生.      

激光离散处理车轮钢-钢轨钢摩擦副的摩擦学性能研究

将激光离散处理前后的车轮试样分别与钢轨试样匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副的摩擦系数和磨损率,研究激光离散处理对轮轨摩擦副滚动接触摩擦磨损性能的影响.结果表明:车轮试样经过激光离散处理后,其抗磨损性能大幅增加,对应的轮轨试样摩擦副的摩擦系数小幅增加,其对摩钢轨试样的磨损加剧.未处理车轮试样主要发生剥层磨损并伴随轻微的疲劳磨损;处理后的车轮试样主要发生疲劳磨损并伴随轻微的剥层磨损.这是由于激光离散处理提高了车轮试样表层材料的抗塑性变形能力,从而抑制了材料的剥层磨损.各钢轨试样均发生剥层磨损,但是车轮试样经激光离散处理后,对应钢轨试样的剥层磨损加剧.     

直流磁场下销盘摩擦过程中的电磁感应力矩分析

为了研究磁场对材料摩擦磨损性能的影响,本文分析了直流磁场下销盘摩擦过程中的涡流和电磁感应力,并通过积分得到感应力矩的计算公式.在销盘0.1 mm间隙时检测了磁吸力和在不同试验条件下盘试样所受的感应力矩,利用试验数据对感应力矩公式中的修正系数进行了最小二乘法拟合,所得感应力矩公式的计算结果与不同电流和转速下的试验数据很好地吻合.在摩擦磨损过程中,可利用感应力矩公式计算出相应试验条件下盘所受的感应力矩,分析其对摩擦系数的影响.